10.4 Зчеплення колеса з опорною поверхнею

У загальному випадку обмежити зчеплення можна наступним чином:

або буксуванням, або носійною здатністю грунту.

Розглянемо окремо визначення коефіцієнта зчеплення у кожному з цих двох випадків.

Коефіцієнт зчеплення, обмежений буксуванням

Р озрахункова схема для визначення коефіцієнта зчеплення під час буксування наведена на рис.10.8.

На колесо діють крутний момент М, нормальна F_z і поздовжня F_x сили. З боку опорної поверхні прикладена дотична R_xmax і нормальна R_z реакції.

Під час буксування виступи елементів протектора шини ковзають по опорній поверхні, а грунт, що знаходиться між шипами протектора, зсувається. При цьому дотична реакція грунту досягає максимального значення, обмеженого силами тертя-ковзання грунтозачепів по опорній поверхні і силами опору зсуву грунту , що знаходиться між грунтозачепами.

З урахуванням цього максимальну дотичну реакцію, обмежену силами тертя елементів протектора об дорогу й опору зсуву грунту під час буксування, запишемо:

(10.7)

де

,

де - коефіцієнт тертя виступів протектора шини об опорну поверхню;

А – площа контакту колеса з поверхнею;

к_н – коефіцієнт насиченості рисунка протектора;

 – опір зсуву грунту;

Р_г – тиск на грунт.

З викладеного раніше витікає, що опір зсуву грунту визначають так:

,

де С₀ , , – відповідно коефіцієнт внутрішнього зчеплення і кут внутрішнього тертя.

Якщо врахувати, що дотична реакція залежить від коефіцієнта зчеплення колеса з дорогою, то маємо право записати:

,

де – коефіцієнт зчеплення шини з опорною деформівною поверхнею.

Після підстановки рівняння (10.7) набуває вигляду:

.

Остаточно коефіцієнт зчеплення запишемо:

. (10.8)

Зазначимо, що на опорній твердій поверхні, коли відсутній зсув грунту між шипами протектора, коефіцієнт зчеплення дорівнює коефіцієнту тертя між виступами протектора шини та опорною поверхнею.

Коефіцієнт зчеплення, обмежений носійною здатністю грунту

На рис.10.9 наведена схема для визначення коефіцієнта зчеплення, обмеженого носійною здатністю грунту.

У цьому випадку при максимальному за зчепленням значенню реакції R_xmax сумарна сила Q_s сил F_х і F_z буде обмежена носійною здатністю грунту. З урахуванням викладеного маємо право записати:

,

де Р_s – носійна здатність грунту;

А – площа контакту колеса з опорною поверхнею.

З аналізу рис. 10.9 випливає:

.

З урахуванням вищесказаного маємо:

.

Остаточно коефіцієнт зчеплення шини з поверхнею, що деформується, запишемо:

. (10.9)

З двох значень, розрахованих за формулами (10.8), (10.9), беруть менше значення.

Як приклад, нижче наведено значення коефіцієнта зчеплення для деяких опорних поверхонь.

-асфальтобетон: сухий – 0,6…0,8; мокрий – 0,35…0,6,

- грунтова дорога: суха – 0,4…0,6; після дощу – 0,2…0,4,

-бездоріжжя: 0,25…0,3,

-пісок: сухий – 0,2…0,4; вологий – 0,35…0,5.